長周期光纖光柵pH傳感器的研究.pdf

1、pH值是衡量溶液酸堿度的一個(gè)指標(biāo)，是環(huán)境中影響物理、化學(xué)和生物反應(yīng)的關(guān)鍵因素，pH值的檢測在氣象、環(huán)保、養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)等都具有重要的意義。傳統(tǒng)測量pH值的工具是pH計(jì)、pH試紙、pH指示劑等，操作簡單成本低廉，但這些定性測量有其一定的局限性。另一方面，光纖光柵由于抗電磁干擾性、靈敏性等優(yōu)勢(shì)正逐漸成為物理傳感領(lǐng)域的主要檢測工具。因此，本文針對(duì)pH值檢測的需求，結(jié)合光纖光柵傳感技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提出并設(shè)計(jì)出基于水凝膠包覆的長周期光纖光柵pH傳感器。

2、
　　本文通過理論分析對(duì)長周期光纖光柵原理、水凝膠溶脹原理的闡述，進(jìn)而對(duì)長周期光纖光柵pH傳感器傳感機(jī)制進(jìn)行研究。通過對(duì)智能水凝膠配方的嘗試以及水凝膠涂覆方式的探索，研制出了基于水凝膠螺旋式涂覆的長周期光纖光柵pH傳感器。通過實(shí)驗(yàn)測試，本文所研制的長周期光纖光柵 pH傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)pH范圍從0到14的測量，其透射譜中心波長隨著pH值的增大而減小，靈敏度最高可達(dá)到148.96pm/pH，本實(shí)驗(yàn)測量范圍大，測量靈敏度高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在光纖

3、光柵pH傳感器領(lǐng)域內(nèi)達(dá)到領(lǐng)先水平。
　　由于長周期光纖光柵傳感器普遍存在溫度和應(yīng)變交叉敏感的問題，因此，本文也對(duì)本實(shí)驗(yàn)采用的長周期光纖光柵做了溫度靈敏度測試，結(jié)果顯示其溫度靈敏度達(dá)到58.27pm/℃，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)造成一定的干擾。為了解決該溫度pH交叉敏感的問題，本文對(duì)此提出了幾種解決方案，并選取參考光柵法設(shè)計(jì)出一個(gè)雙LPG的長周期光纖光柵pH傳感器。通過VPI仿真測試，驗(yàn)證了參考光柵法對(duì)解決交叉敏感問題的可行性，并提供了具體的